D-vitamiini on rasvaliukoinen vitamiini, joka varastoituu elimistöön. D-vitamiini on myrkyllinen suurina annoksina, joten ohjeellinen suurin hyväksyttävä päiväsaanti aikuisille on 50 µg päivässä. Lapsille turvallisen päiväsaannin raja on 25 µg päivässä. Käytännössä haitalliset yliannostukset ovat erittäin harvinaisia.
Ravinnosta tai auringonvalosta ei voi saada D-vitamiinin yliannostusta. D-vitamiinivalmisteiden annosohjeita tulee noudattaa ja tarkistaa, ettei D-vitamiinia saa liian suuria määriä käyttämällä useita eri valmisteita.
Pikkulapsille voi kehittyä D-vitamiinin myrkytysoireita, kun pitkäaikainen saanti ylittää 2,5 - 5 kertaa ravitsemussuositukset (kokonaissaantisuositus 10 µg/vrk). Myrkytystietokeskukseen on syytä ottaa yhteyttä, jos lapsi esimerkiksi juo kerralla yli pullollisen Devitol- tai Jekovit-tippoja tai syö yli 100 Vitol-kapselia tai 150 kpl DeviSol 7,5 µg tablettia. Aikuisilla oireet ilmaantuvat vasta erittäin suurilla annoksilla (1,2 mg = 1200 mikrogrammaa/vrk). Käytännön hoito-ohjeena yliannostustapauksissa on pitää nautittua määrää vastaava tauko D-vitamiinin antamisessa.
Suuret D-vitamiiniannokset lisäävät kalsiumin ja fosfaatin imeytymistä ruoansulatuskanavasta ja irtoamista luustosta ja vähentävät kalsiumin eritystä munuaisten kautta. Kalsium kiteytyy pehmytkudoksiin, erityisesti sydämeen, munuaisiin sekä verenkierto- ja hengityselimiin. D-vitamiinimyrkytyksen oireita ovat mm. ruokahaluttomuus, jano, pahoinvointi, ruoansulatuskanavan oireet, päänsärky.
Hyperkalsemian eli liian suuren veren kalsiumpitoisuuden yhteydessä D-vitamiinin käyttö tulee lopettaa, kunnes plasman kalsiumpitoisuus on palautunut normaaliksi. Palautumista nopeuttaa vähän kalsiumia sisältävä ruokavalio ja riittävä nesteen saanti. Myös glukokortikoideja on käytetty D-vitamiinimyrkytyksen hoidossa. Vaikea hyperkalsemia vaatii sairaalahoitoa.